【正文】 Tyamp。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 六、 仿真心得 在仿真的過程中出現(xiàn) 了一下幾個問題，但后來都分別排查掉了，希望實際連接時不再犯。 I o 的最大值為 ，R3 、 R4 用來保護(hù)限流管 T3 、 T4 。 圖（ b）是另一種限流保護(hù)電路， T3 、 T4 是限流管。因此需要 進(jìn)行限流保護(hù)。 其中調(diào)節(jié) W可改變晶體管的靜態(tài)工作電流，從而克服交越失真。 靜態(tài)時，運(yùn)放輸出為零， – 20V電源通過下列回路：運(yùn)放輸出端→ R1 → DZ → b1 → e1 → – 20V 向 T1 提供一定的偏置電流 R6 ,C3 和 R7 ,C4 組成去耦濾波電路。如用運(yùn)放作為前置放大級，還必須進(jìn)行擴(kuò)流。由于晶體管放大電路電源電壓較低，為得到一定的信號功率，通常需配接阻值較小的負(fù)載。復(fù)合管 T T2和 T T4 組成準(zhǔn)互補(bǔ)對稱輸出電路。運(yùn)放的輸出電流 IA中的大部分將作為 T1 、 T2 的基極電流，所以 IO = βIA 。若要求有更大的輸出電壓幅度，必須采用電壓擴(kuò)展電路，如圖（ b）所示。 15V時，則 VOPP =177。 為此，需引入電流負(fù)反饋 。 (2) 電流源輸出方式 在電流源輸出方式下，負(fù)載希望得到一定的信號電流，而往往并不提出對輸出信號電壓的要求。 (12 ~ 14)V。 為此，必須引入電壓負(fù)反饋 圖（ a）電路的最大輸出 電壓受到運(yùn)放供電電壓值的限制，如運(yùn)放的 VCC 和 VEE 分別為177。 (1)電壓源輸出方式 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 電壓源輸出方式下，負(fù)載電阻 RL通常較大，即負(fù)載對輸出電流往往不提出什么要求， 僅要求有一定的輸出電壓。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 當(dāng)輸入三角波在 T/2 內(nèi)設(shè)置六個斷點以進(jìn)行七段校正后，可得到正弦波的非線性失真度大致在 % 以內(nèi)， 若將斷點數(shù)增加到 12 個時，正弦波的非線性失真度可在 %以內(nèi) 。也是根據(jù)輸入三角波電壓的幅度，不斷增加（或減少）網(wǎng)絡(luò)通路以改變轉(zhuǎn)換電路的放大倍數(shù)，輸出近似的正弦電壓波形。根據(jù)輸入三角波電壓的幅度，不斷增加（或減少）低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 二極管通路以改變轉(zhuǎn)換網(wǎng)絡(luò)的衰減比，輸出近似的正弦電壓波形。 用折線法實現(xiàn)正弦函數(shù)的轉(zhuǎn)換，可采用無源和有源轉(zhuǎn)換電路形式。由于電子器件（如半導(dǎo)體二極管等）特性的理想性，使各段折線的交界處產(chǎn)生了鈍化效果。 折線法是一種使用最為普遍、實現(xiàn)也較簡單的正弦函數(shù)轉(zhuǎn)換方法。 正弦波轉(zhuǎn)換電路 常用方法有使用傅里葉展開的濾波法，使用冪級數(shù)展開的運(yùn)算法，和轉(zhuǎn)變傳輸比例的折線法。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 取 C三種值 : 對應(yīng) 10100Hz； 對應(yīng) 1001kHz； 對應(yīng) 1k10kHz 。積分器作正方向積分， vO1線性上升， vp隨著上升，當(dāng) vp0時，即 vo1≥ R2/R3*,比較器翻轉(zhuǎn)為高電平， vO2=VOH=+VZ。只有在方波的占空比不為 50%，或三角波的正負(fù)幅度不對稱時，可通過改變 V+1和V2的大小和方向加以調(diào)整。 四、 單元電路分析 三角波，方波發(fā)生器 由于比較器 +RC 電路的輸出會導(dǎo)致 VC線性度變差，故采用另一種比較器 +積分器的方式低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 積分器 同相滯回比較器 由積分器 A1與滯回比較器 A2等組成的三角波、方波 發(fā)生器電路如圖所示。 這種電路在一定的頻率范圍內(nèi)，具有良好的三角波和方波信號。若要保持三角波輸出幅度不變，則必須同時改變積分時間常數(shù)的大小，要實現(xiàn)這種同時改變電路參數(shù)的要求，實際上是非常困難的。但要通過積分器電路產(chǎn)生同步的三角波信號，存在較大的難度。由于教學(xué)安排及課程進(jìn)度的限制 ，本實驗的信號產(chǎn)生電路，推薦采用全模擬電路的實現(xiàn)方案。如采用 D/A 轉(zhuǎn)換器與壓控電路改變信號的頻率，用數(shù)控放大器或數(shù)控衰減器改變信 號的幅度等，是一種常見的電路方式。因此，該方案比較適合低頻信號，而較難產(chǎn)生高頻（如 1MHz）低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 信號。隨著 信號頻率的提高，需要提高數(shù)字量輸入的速率，或減少波形點數(shù)。其信號頻率的高低，是通過改變 D/A轉(zhuǎn)換器輸入數(shù)字量的速率來實現(xiàn)的。 數(shù)字電路的實現(xiàn)方案 一般可事先在存儲器里存儲好函數(shù)信號波形，再用 D/A 轉(zhuǎn)換器進(jìn)行逐點恢復(fù)。低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 能年年 實驗報告 課程名稱： 電子系統(tǒng)綜合設(shè)計 指導(dǎo)老師： 周箭 成績： 實驗名稱： 低頻函數(shù)信號發(fā)生器（預(yù)習(xí)報告） 實驗類型： 同組學(xué)生姓名： 一、 課題名稱 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計 二、 性能指標(biāo) （ 1） 同時輸出三種波形：方波，三角波，正弦波； （ 2） 頻率范圍： 10Hz～ 10KHz； （ 3） 頻率穩(wěn)定性： ； （ 4） 頻率控制方式： ① 改變 RC 時間常數(shù)； ② 改變控制電壓 V1實現(xiàn)壓控頻率，常用于自控方式，即 F=f（ V1），（ V1=1～ 10V）； ③ 分為 10Hz～ 100Hz， 100Hz～ 1KHz， 1KHz～ 10KHz 三段控制。 （ 5） 波形精度：方波上升下降沿均小于 2μ s，三角波線性度δ /Vom1%，正弦波失真度低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 ； （ 6） 輸出方式： a) 做電壓源輸出時 輸出電壓幅度連續(xù)可調(diào)，最大輸出電壓不小于 20V 負(fù)載 RL=100Ω～ 1KΩ時，輸出電壓相對變化率Δ VO/VO1% b) 做電流源輸出時 輸出電流幅度連續(xù)可調(diào)，最大輸出電流不小于 200mA 負(fù)載 RL=0Ω～ 90Ω時，輸出電流相對變化率Δ IO/IO1% c) 做功率源輸出時 最大輸出功率大于 1W（ RL=50Ω， VO7V 有效值） 具有輸出過載保護(hù)功能 三、 方案設(shè)計 根據(jù)實驗任務(wù)的要求，對信號產(chǎn)生部分，一般可采用多種實現(xiàn)方案：如模擬電路實現(xiàn)方案、數(shù)字電路實現(xiàn)方案、模數(shù)結(jié)合的實現(xiàn)方案等。這種方案的波形精度主要取決于函數(shù)信號波形的存儲點數(shù)、 D/A 轉(zhuǎn)換器的轉(zhuǎn)換速度、以及整個電路的時序處理等。 數(shù)字電路的實現(xiàn)方案在信號頻率較低時，具有較好的波形質(zhì)量。波形點數(shù)的減少，將直接影響函數(shù)信號波形的質(zhì)量，而數(shù)字量輸入速率的提高也是有限的。 模數(shù)結(jié)合的實現(xiàn)方案 一般是用模擬電路產(chǎn)生函數(shù)信號波形，而用數(shù)字方式改變信號的頻率和幅度。 模擬電路的實現(xiàn)方案 是指全部采用模擬電路的方式，以實現(xiàn)信號產(chǎn)生電路的所有功能。 模擬電路的實現(xiàn)方案有幾種： ①用正弦波發(fā)生器產(chǎn)生正弦波信號，然后用過零比較器產(chǎn)生方波，再經(jīng)過積分電路產(chǎn)生三角波。原因是積分電路的積分時間常數(shù)通常是不變的，而隨著方波信號頻率的改變，積分電路輸出的三角波幅度將同時改變。 ② 由三角波、方波發(fā)生器產(chǎn)生三角波和方波信號，然后通過函數(shù)轉(zhuǎn)換電路 ，將三角波信號轉(zhuǎn)換成正弦波信號， 該電路方式 也 是本實驗信號產(chǎn)生部分的推薦方案 。而正弦波信號的波形質(zhì)量，與函數(shù)轉(zhuǎn)換電路的形式有關(guān)，這將在后面的單元電路分析中詳細(xì)介紹。在一般使用情況下，V+1和 V2都接地。 合上電源瞬間， 假定比較器輸出為低電平， vO2=VOL=VZ。積分器又開始作負(fù)方向積分， vO1線性下降， vp隨著下降，當(dāng) vp0時，即 vo1≥ R2/R3*,比較器翻轉(zhuǎn)為低電平， vO2=VOH=VZ。調(diào)節(jié)R23的比值可調(diào)節(jié)幅度，再調(diào)節(jié) R，可調(diào)節(jié)頻率大小。但前二者由于其固有的缺陷：使用頻率小，難以用電子電路實現(xiàn)的原因，在本實驗中舍棄，而采取最普遍的折線法。折線法的轉(zhuǎn)換原理是，根據(jù)輸入三角波的電壓幅度，不斷改變函數(shù)轉(zhuǎn)換電路的傳輸 比率，也就是用多段折線組成的電壓傳輸特性，實現(xiàn)三角函數(shù)到正弦函數(shù)的逼近，輸出近似的正弦電壓波形。因此，用折線法實現(xiàn)的正弦函數(shù)轉(zhuǎn)換電路，實際效果往往要優(yōu)于理論分析結(jié)果。無源正弦函數(shù)轉(zhuǎn)換電路，是指僅使用二極管和電阻等組成的轉(zhuǎn)換電路。 有源正弦函數(shù)轉(zhuǎn)換電路除二極管、電阻網(wǎng)絡(luò)外 ，還包括放大環(huán)節(jié)。 有源正弦函數(shù) 若設(shè)正弦波在過零點處的斜率與三角波斜率相同，即 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 則有 ， 由此，可推斷出各斷點上應(yīng)校正到的電平值 ： 方案一，使用二極管控制形成比例放大器，使得運(yùn)放在不同時間段有不同的比例系數(shù) 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 方案二，用二極管網(wǎng)絡(luò)，實現(xiàn)逐段校正，運(yùn)放 A組成跟隨器，作為函數(shù)轉(zhuǎn)換器與輸出負(fù)載之間的隔離（或稱為緩沖級）。 3 輸出級電路 根據(jù)不同負(fù)載的要求，輸出級電路可能有三種不同的方式。同時，當(dāng)負(fù)載變動時，還要求輸出電壓的變化要小，即要求輸出級電路的輸出電阻 RO足夠小。 15V時，則 VOPP =177。若要求有更大的輸出電壓幅度，必須采用電壓擴(kuò)展電路，如圖 12（ b）所示。同時，當(dāng)負(fù)載變動時，還要求輸出電流基本恒定，即要求有足夠大的輸出電阻 Ro。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 圖（ a）電路的最大輸出電壓受到運(yùn)放供電電壓值的限制，如運(yùn)放的 VCC 和 VEE 分別為177。 (12 ~ 14)V。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 圖（ a）為一次擴(kuò)流電路， T1 和 T2 組成互補(bǔ)對稱輸出。 圖（ b）為二次擴(kuò)流電路，用于要求負(fù)載電流 IO 較低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 大的場合。 (3)功率輸出方式 在功率輸出方式下，負(fù)載要求得到一定的信號功率。電路通常接成電 壓負(fù)反饋形式。當(dāng) RL較大時，為滿足所要求的輸出功率，有時還必須進(jìn)行輸出電壓擴(kuò)展。需要注意的是幾個晶體管的耐壓限流以及最大功率值。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 4) 輸出級的限流保護(hù) 由于功率放大器的輸出電阻很小，因而容易因過載而燒壞功率管 。 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 圖（ a）是一種簡單的二極管限流保護(hù)電路，當(dāng)發(fā)生過流（ I o過大）時， R3 、 R4 上的壓降增大到足以使 D3 、 D4 導(dǎo)通，從而使流向 T1 、 T2 基極的電流信號 I1 、 I2 分流，以限制 I o 的增大 。當(dāng) I o 過大， R5 、 R6 上的壓降超過 ， T3 、 T4 導(dǎo)通防止了 T1 、 T2 基極信號電流的進(jìn)一步增大。 五、 仿真分析 以 1KHz為例即 C=1nF 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 三角波方波發(fā)生電路 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 方波 下降沿時間 s 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 三角波峰值 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 改變 RP2 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 改變 RP1 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 調(diào)節(jié)占空比 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 調(diào)節(jié)偏移量 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 正弦波轉(zhuǎn)換器 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 三角波轉(zhuǎn)換正弦波 ，三角波放大后輸出峰峰值 10V 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 靜態(tài)工作點 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 改變靜態(tài)工作點（調(diào)節(jié) RP45）發(fā)生失真 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 功率放大電路 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 功率放大波形，輸入為之前的正弦波，變阻器衰減 后最大不失真輸出電壓 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 總電路圖，模塊形式 低頻函數(shù)信號發(fā)生器設(shè)計實驗報告 衰減 前 的輸入信號與 輸出信號 由仿真結(jié)果來看，基本滿足設(shè)計要求，準(zhǔn)備按仿真電路設(shè)計實際電路。 運(yùn)放未接電源導(dǎo)致沒有波形 變阻器接入阻止過小或過大導(dǎo)致沒有信號或失真（尤其需要注意） Lm324 故障無法解決導(dǎo)致用了 LM353 代替 9JWKf wvGt YM*Jgamp。 QA9wkxFyeQ^! djsXuyUP2kNXpRWXm Aamp。849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE%amp。 gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5uxY7JnD6YWRr Wwc^vR9CpbK!zn%Mz849Gx^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。gTXRm 6X4NGpP$vSTTamp。MuWFA5ux^Gj qv^$UE9wEwZQcUE% amp。